朱坚儿

【摘要】本文介绍了对电梯的控制系统自动控制技术，采用MAC-51单片机对某商场的六层电梯控制系统进行改造，并从硬件电路设计及软件设计两个方面分别加以阐述。

【关键词】单片机；电梯控制系统；改造

随着现代社会的高速发展，人们生活质量的提高，对于电梯的要求也就越来越高。某商场电梯现有的依靠继电器的逻辑控制系统已无法满足需求，急需加以改造。单片机因其体积小，功耗低，处理速度快，价格低廉，功能强大，易于推广等优点，是对传统电梯控制系统进行改造的理想选择。

一、单片机简介

单片机是一种集成电路芯片，它通过超大规模集成电路技术将中央处理器、随机存储器、只读存储器、各种输入/输出接口以及中断系统、定时器、计数器等多种功能集成到一块硅片上，从而构成了一个小而完善的微型计算机系统。单片机被广泛应用于工业控制等领域。

单片机的全称为单片微型计算机，又称单片微控制器，它不仅仅能够完成某一个逻辑功能，而是把集成了整个的计算机系统，相当于一个微型的计算机。简言之，一块芯片就相当于一台微型计算机。单片机的体积小、功耗低、价格便宜，便于学习、应用及开发。

二、电梯控制系统原理

该商场所设计的电梯控制系统主要包括五大部分：一是外部呼叫和厢内选层的信号及指示系统；二是电梯在将到达指定楼层时由快速向慢速切换系统；三是用以显示厢体所在位置及运行状态的厢体状态指示系统；四是电梯到达指定楼层后的开门及关门系统；五是安全保护系统。

电梯正常工作时，当等候电梯人员通过按钮发出外部呼叫信号时，控制系统首先会将呼叫楼层与厢体所在位置相比较，判断运行方向并到达指定楼层。进入电梯厢内乘客通过厢内按钮发出厢内选层信号，电梯控制系统将指定楼层与目前所在位置相比较，判断运行方向。在电梯运行方向的选择上，同方向具有优先级，且有最远方向接车功能。任意两楼层间应设有加速/减速控制位置输入信号，当下一楼层为指定到达楼层时，应减速，否则执行跃层程序，不减速穿越该楼层。电梯启动前电梯厢门必须是关闭状态，关门指令可以是定时发出的，也可以是由电梯厢内的关门按钮发出的。在所有的呼叫信号中，消防应该有最高优先级。一旦出现消防呼叫信号，电梯将立即选择就近楼层停车，并且停止响应外部呼叫信号，只对厢内选层信号作出反应，以保证消防工作的顺利进行。

三、电梯控制系统硬件分析

本设计中的硬件部分除了所选择的MAC-51单片机外，还需要一个数码管，蜂鸣器，以及10个楼层按键，发光二极管等。硬件系统电路主要包括电梯呼叫信号电路、电梯楼层信息显示电路以及电梯运行方向与电梯门开关电路。

1.电梯呼叫信号电路

电梯一楼只有“上升”按钮，六楼只有“下降”按钮，而中间各楼层同时据有两个按钮。乘客在电梯外按下相应的按钮，即可发出呼叫信号。各楼层的按钮分别与单片机的P1.0-P1.9相接，电梯呼叫信号电路选用在PO口外接上拉电阻的并行输入方式。用扫描法来判断键值，具体可分为两种情况：一是判断键盘中按键情况，将全部行线置高电平，然后检测列线状态，当列线中出现低电平时表示有键按下，反之则无；二是判断键盘中闭合键位置，当判断出键盘中有键按下时，则就需要对按键位置加以判断识别，依次将任意一行线调为低电平，其余均为高电平，然后对列线进行检测，当出现低电平时，则该列与置为低电平的行线的交叉点即为按键位置。

2.电梯楼层信息显示电路

因商场1-6楼层显示信息完全相同，因此只选用一个数码管即可满足设计需要。本设计所选用的AT89S51的RXD与TXD串行口为全双工串行通信口，因此可以做同步移位寄存器，RXD端串行输入或输出数据，而TXD端则串行输出同步移位时钟。将串行口与外围芯片74LS164相组合，便可构成一个或多个串并口I/O电路。

3.电梯运行方向与电梯门开关电路

将电梯各楼层的按键分别配上一只发光二极管，与单片机的P0.0-P0.9相接。用于显示电梯的位置及运行状态等信息。将发光二极管与上拉电阻相接，用电源直接驱动，低电平有效。

四、电梯控制系统的软件设计

设计的该商场电梯控制系统的软件程序可分为四类：一是运行与决策函数，在有按键时发挥作用，单片机根据接收到的键盘键值作出相应反应，如各状态变量的置位及发光二极管的点亮等；二是中断处理函数，同运行于决策函数刚好相反，此类函数负责在电梯到达指定楼层时，各状态变量的状态位清除及发光二极管的熄灭；三是置位各状态变量函数，此类函数是整个程序的核心部分，负责确定电梯下一次的目标楼层；四是清除各状态变量函数。

1.单片机中断处理函数

单片机中断处理中的相关操作有读取键值、分析键值来源、点亮相应发光二极管及置位相应状态变量。

首先应对相关寄存器进行设置，本设计只需要对单片机特殊功能寄存器中的定时/计数器控制寄存器以及中断允许控制寄存器进行设置即可。设置完毕后，当单片机接收到芯片的中断请求时会自动响应。芯片的相关协议中存在读键值这一函数，输入该命令，即可读取到键值。将每一个楼层的按键与特定的键值相对应，这样就可以根据读到的键值判断出按键来自那个楼层，从而点亮相应楼层的发光二极管。在点亮所需点亮的二极管的同时，还要保证原本发光的不相光二极管不被影响，就需要设置两个全局变量pasta与pbsta。

2.电梯判决函数

对于电梯目前所处状态的判别是整个程序能否成功运行的关键所在。该函数在高效率、人性化的原则下，对于电梯的下一个目标楼层作出合理判定。

3.电梯运行函数

当下一个目标楼层确定后，该函数将对电梯是上行还是下行加以判定并执行相应命令，电梯运行流程图如图1所示。需要注意的是，当电梯到达目标楼层后，还应将相应的状态变量清除并将相应的二极管熄灭。

五、结束语

将单片机应用于商场六层电梯的改造中去，与传统的电梯控制系统相比使用更加灵活，便于修改，能够更好地满足高层建筑物电梯控制系统的要求。将单片机应用于电梯控制系统的改造当中去，具有很高的研究和实用价值。

图1 电梯运行函数流程图

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